книги из ГПНТБ / Савенко, В. Г. Измерительная техника учеб. пособие

(см. рис. 6.10,а), а исследуемое напряжение с частотой f m включают последовательно с питанием анода электронной трубки. Вследствие этого, напряжение на аноде пульсирует с частотой f,и и с ней же изменяется чувствительность труб­ ки, а следовательно, и радиус изображения. При отноше­ нии частот /из//э> как целых чисел, на экране (на линии раз­ вертки) появятся зубцы, число которых равно m = fиз//э (см. рис. 6.10,в). Если же напряжение с частотой /,,3 по­ давать на модулятор трубки, то изображение модулирует­ ся по яркости и имеет вид, показанный на рис. 6.10, г (для соотношения частот 8/1).

Измерение фазы можно производить непосредственно по осциллограмме одновременно регистрируемых колеба­ ний или с помощью электронного осциллографа по фигу­ рам Лиссажу. Схема измерения при этом такая же, как и при измерении частоты. На рис. 6.8, а изображены фигу­ ры Лиссажу для различных сдвигов фаз между напряже­ ниями их и иѵ, с одинаковыми частотами и амплитудами, подаваемыми нц входы осциллографа.

Значение угла можно определить из соотношения

сфигурой Лиссажу;

А— ордината верхней точки фигуры.

Для определения А и Б экран осциллографа должен иметь масштабную сетку. Определение фазы производят также с помощью круговой развертки [20, 21, 23, 25].

Определение глубины амплитудной модуляции. Гармо­ ническое напряжение, модулированное по амплитуде более низкочастотным напряжением, как известно, характеризу­ ется коэффициентом амплитудной модуляции т. При его определении осциллографическим методом можно пользо­ ваться линейной, синусоидальной и эллиптической разверт­ ками. При линейной развертке исследуемое модулирован­ ное колебание подается в канал вертикального отклонения и устанавливается частота развертки в 2-4-3 раза меньше модулирующей частоты. Из осциллограммы модулирован­ ного колебания (рис. 6.18) с помощью масштабной сетки определяют значения Л и Б, а коэффициент т подсчитыва­ ют по формуле

2 4 0

При синусоидальной развертке в канал У подается мо­ дулированное высокочастотное напряжение, а в канал X — модулирующее напряжение. На экране появляется одна из осциллограмм (рис. 6.19) в виде светящейся фигуры трапецеидальной формы.

Размеры Л и Б и коэф­ фициент т определя­ ются по формуле (6.8).

Аналогично опреде­ ляется т и при эллип­ тической развертке (рис. 6.20). Для полу­ чения такой осцилло­ граммы модулированое колебание через фазорасщепительн у ю цепь (см. рис. 6.10) по­ дается на оба входа осциллографа при вы­ ключенном генераторе развертки.

Погрешность опре­ деления т (до 5-4- -4-10%) зависит от зна­ чения глубины модуля­ ции и точности измере­ ния отрезков Л и Б.

Измерение времен­ ных интервалов очень часто проводится с по­ мощью осциллографа. При этом используют­ ся калиброванные мет­ ки или спиральная раз­ вертка.

В первом случае ис­ комый временной ин­

тервал между импульсами определяется по числу меток, расположенных между изображениями импульсов на экра­ не (импульсы подаются на канал У, а частота развертки создается такой, чтобы на экране были видны оба импульсса ).

При измерении сравнительно больших временных ин­ тервалов используется спиральная развертка. На запертую

электроннолучевую трубку подается первый импульс, опре­ деляющий начало отсчета интервала времени. При этом запускается спиральная развертка и посылается импульс

Р ис. 6.19. О сциллограм м ы м одули рованн ы х кол е­ баний при си нусоидал ьн ой развертке:

а — без искажений; б — со сдвигом фаз; а — с нелиней­ ными искажениями

ГЛАВА 7. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

§7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Кчислу основных параметров электрических цепей от­ носятся: сопротивление R, проводимость G, емкость С, ко­ эффициенты индуктивности L и взаимной индуктивности М. В зависимости от особенностей выполняемых ими функций

вэлектрических цепях и частоты электромагнитных процес­ сов они могут создавать различные сопротивления и проти­ водействия электрическому току и напряжению и по-раз­ ному воздействовать на электромагнитные колебания.

242

Вцепях постоянного тока обычно интересуются величи­ ной омического сопротивления.

Вцепях переменного тока в зависимости от соотноше­

различают электрические цепи с сосредоточенными и рас­ пределенными постоянными.

В электрических цепях с сосредоточенными постоянны­ ми интересуются активными, реактивными и полными со­ противлениями или проводимостями. Для этого измеряют активное сопротивление, индуктивность, емкость, взаимную индуктивность между катушками, добротность колебатель­ ных контуров.

Основными параметрами цепей с распределенными по­ стоянными являются величины R, G, L и С на единицу дли­ ны. Поэтому измеряют величины, связанные с указанными параметрами, или характеризующие режим работы цепи, линии (волновое сопротивление, постоянная распростра­ нения и т. д.). Измерение этих величин является областью специальных измерений и в настоящем курсе не рассмат­ ривается.

Существуют разнообразные методы и аппаратура для измерений в цепях постоянного тока и с сосредоточенными постоянными, выбор которых определяется величиной из­ меряемого параметра, требуемой точностью и условиями производства измерений.

Наиболее распространенные методы измерения пара­ метров цепей — косвенные и прямые, с помощью приборов непосредственной оценки (амперметров, вольтметров, галь­ ванометров, омметров и др.), мостовые и резонансные.

§ 7.2. КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИИ

Метод амперметра и вольтметра

На постоянном токе с помощью амперметра и вольтмет­ ра омическое сопротивление Rx можно определить косвен­ но по одной из схем, представленных на рис. 7.1, о и б. При расчете величины Rx по показаниям приборов ІА и Uv ис­ пользуется закон Ома.

В схеме (рис. 7.1, а) падение напряжения на Rx опреде­ ляется по показанию вольтметра Uv, а сила тока Іх вы­ числяется с учетом закона Кирхгофа:

244

нии по схеме (рис. 7.1,6), если Rx соизмеримо с сопротив­ лением амперметра Ra , возможны также большие погреш­

и расчет Rx производится по приближенной формуле

(7.3)

где Uv и іа — показания вольтметра и амперметра.

Достоинство такого определения Rx — его простота и, главным образом то, что определение сопротивления про­ изводится в его рабочем режиме. Это является обязатель­ ным при измерении нелинейных сопротивлений. Недостат­ ки метода — необходимость использования двух приборов и необходимость проведения вычислений. Точность опреде­

Zx= V R 3+ X * (рис. 7.2, а)

емкость конденсатора Сх, индуктивность катушки Ьх, взаимоиндуктивность катушек Мх. Расчеты производят по фор­ мулам:

(7.5)

245

метра на переменном токе зависит от погрешности прибо­ ров (на звуковых частотах обычно используют термоэлек­ трические амперметры и электронные вольтметры), их вли­

перметров и вольтметров и частотой f. Определение диапа­

Метод одного прибора

Измерение сопротивлений с помощью одного прибора производится на постоянном токе: больших сопротивле­ ний — методом вольтметра по схеме рис. 7.3, а, малых — ме­ тодом амперметра по схеме рис. 7.3,6. Сущность метода за­ ключается в том, что при определенной постоянной величи­ не напряжения питания схем дополнительное включение неизвестного сопротивления R x вызовет изменение показа­ ния прибора (вольтметра или амперметра) с со на а 2- Так, например, для схемы рис. 7.3,а при разных положениях пе­ реключателя Я имеем:

положение 1

положение 2

и

а. = S

■ я

246

Из соотношения этих выражений найдем

где Ut nU2— показания вольтметра, соответствующие от­ клонениям стрелки на углы оц и аг-

Аналогично можно получить выражение для расчета Rx по двум показаниям амперметра, соответствующих вы-

а 1— а ?

где R и /2— показания амперметра, соответствующие от­ клонениям стрелки на углы сц и аг-

При определении Rx по (7.8) и (7.9) надо знать внут­ ренние сопротивления приборов RA и R v , и наоборот, если они неизвестны, то, включая вместо Rx известное по вели­ чине сопротивление, можно определить RA или Rv.

При методе одного прибора надо учитывать следующее:

247

1) внутреннее сопротивление источника питания R0 должно быть мало, или чтобы выполнялись условия: R0<^.

<^Rv, R q^ R',

2) диапазон измерения величин Rx определяется внут­ ренним сопротивлением прибора и отношением а. которое

не должно быть близким к единице (отличие должно быть хотя бы 204-25% );

3) при измерении малых сопротивлений на результат определения Rx могут сильно влиять сопротивления соеди­ нительных проводов и контактов.

Кроме рассмотренных, существует еще много схем, с по­ мощью которых по сравнению показаний приборов можно определять неизвестные сопротивления. Ограничимся дву­ мя примерами.

При последовательном соединении измеряемого и образ­ цового сопротивлений (рис. 7.4, а) падение напряжения Ui — Rxl и U2 = RnI на каждом из них можно измерить лю­

с сопротивлением RT. Измеряют при двух положениях пере­ ключателя П:

положение 1

U

а,

положение 2

и

а, S-

Rx + Яг Из этих уравнений определяем Rx

(7.10)

(*2

Если Rn ^>Rг, то это выражение упрощается.

§ 7.3. ОММЕТРЫ

Показывающие приборы для непосредственного изме­ рения электрических сопротивлений называют о м м е т р а - м и. В таких приборах в качестве измерительного механиз­ ма обычно используются магнитоэлектрические системы.

248

Пользоваться омметрами удобно, так как они позволя­ ют быстро и без дополнительных расчетов определить со­ противление, но точность при этом получается невысокая. Диапазон измеряемых величин определяется конструкцией и электрической схемой омметра, и в зависимости от этого у слова «омметр» появляются приставки кило, мего и дру­ гие (килоомметр, мегомметр и т. д.).

Омметры делятся на две группы: 1) показание омметра зависит от напряжения источника питания, 2) показание — не зависит от напряжения источника питания.

Принцип действия омметров первой группы основан на рассмотренном методе измерения сопротивления с помощью одного прибора. В каче­ стве измерителя применя­ ют миллиамперметр, име­ ющий одну подвижную рамку. Поэтому такие омметры иногда называ­ ют однорамочными.

В омметрах второй группы используются ло­ гометры, подвижная часть которых обычно со­ держит две рамки.

Однорамочные омметры

Подвижную рамку магнитоэлектрическ о г о миллиамперметра с со­ противлением Яиз можно соединять с измеряемым сопротивлением Rx после­

измеряют большие сопро­ тивления (больше 1000 ом), во втором — малые

(меньше 10 ом). В обоих случаях при соблюдении условия постоянства приложенного напряжения показание милли­ амперметра будет определяться величиной Rx и поэтому его шкалу можно проградуировать в единицах сопротивле­ ния. Шкалы омметров получаются неравномерными; это определяется зависимостью а = F (R X):

249